Angiotensin-(1-7) [Ang-(1-7)] is a heptapeptide component of the renin angiotensin system and the endogenous ligand for the Mas receptor. Ang-(1-7) is generated mainly via angiotensin converting enzyme 2 (ACE2)-dependent cleavage of Angiotensin (Ang) II. Studies suggest Ang-(1-7) may protect against progression of renal injury in experimental models of chronic kidney disease, although the responses may be dose dependent. The role of Ang-(1-7) in the progression of renal fibrosis in unilateral ureteral obstruction (UUO) remains unclear. We tested the hypothesis that endogenous Ang-(1-7) and low dose exogenous Ang-(1-7) would protect against renal injury in the UUO model, while high dose Ang-(1-7) would exacerbate renal injury. Male C57Bl/6 mice underwent UUO and received vehicle, the Ang-(1-7) antagonist A779, or one of three doses of Ang-(1-7) for 10 days. Treatment with A779 exacerbated renal injury as seen by increased fibronectin, transforming growth factor-β (TGF-β), and α-smooth muscle actin (α-SMA) expression, increased tubulointerstitial fibrosis scores, macrophage infiltration, apoptosis, and NADPH oxidase activity in obstructed kidneys. Paradoxically, delivery of exogenous Ang-(1-7) was associated with increased renal injury regardless of dose. Taken together, these data indicate the Mas receptor may be sensitive to concentrations of Ang-(1-7) within the obstructed kidney and that exogenous Ang-(1-7) stimulates pro-fibrotic and pro-inflammatory signalling through unclear pathways.

La phospholipase A2 sécrétée de type IIA (sPLA2-IIA) est une protéine possédant une activité antibactérienne très élevée envers les bactéries à Gram positif. La mucoviscidose (MV) est une maladie génétique résultant de la mutation du gène Cftr. L'altération de la fonction du CFTR dans les poumons favorise la colonisation par des pathogènes bactériens, dont les plus retrouvés, S. aureus et P. aeruginosa, colonisent les voies aériennes de manière séquentielle: S. aureus est principalement retrouvé chez les jeunes patients et P. aeruginosa chez les adultes. Les mécanismes impliqués dans ce changement de prévalence restent cependant mal connus. Dans ce travail, nous démontrons que l'expression de la sPLA2-IIA est plus importante dans les poumons de patients MV que dans les poumons de patients non MV et augmente avec l'âge des patients. La sPLA2-IIA présente dans les expectorations de patients MV est capable de tuer spécifiquement S. aureus. L'utilisation de modèles animaux nous a permis de démontrer sa spécificité d'action contre S. aureus et l'induction de son expression par P. aeruginosa contribuant à l'élimination de S. aureus des voies respiratoires. Enfin, nous avons identifié les cellules épithéliales comme une source majeure de sPLA2-IIA chez les patients MV. Dans ces cellules, P. aeruginosa induit l'expression de la sPLA2-IIA par un mécanisme dépendant de l'injection de la toxine ExoS et du facteur de transcription KLF2. L'ensemble de ces résultats indique i) que la sPLA2-IIA induite par P. aeruginosa, participe à l'élimination de S. aureus dans les voies aériennes des patients MV et ii) qu'une bactérie élimine une autre bactérie en utilisant la défense de l'hôte. / The type IIA secretory phospholipase A2 (sPLA2-IIA) is a host defense protein endowed with antibacterial activity, especially against Gram positive bacteria. Cystic fibrosis (CF) is a genetic disease due to mutations of Cftr gene. In the lungs, CFTR mutation favored bacterial colonization by bacterial pathogens, of which S. aureus and P. aeruginosa are the most isolated. These two bacterial species sequentially colonized airways of CF patients: S. aureus is predominant in young patients and P. aeruginosa in adults. But the mechanisms involved in this switch of bacterial prevalence are still unknown. In this work we showed that sPLA2-IIA levels were increased in lungs of CF patients compared to lungs of non-CF patients and that sPLA2-IIA levels increased with age of patients. sPLA2-IIA recovered from CF patients expectorations was active and killed specifically S. aureus. Using animal models of lung infection, we demonstrated the selectivity of sPLA2-IIA against S. aureus and that P. aeruginosa induced sPLA2-IIA expression, the latter contributed to S . aureus elimination from the airways. Finally, we identified epithelial cells as a major source of sPLA2-IIA in CF airways. In these cells, P. aeruginosa induced sPLA2-IIA expression through injection of ExoS toxin and activation of KLF2 transcription factor. Taken together, these results indicate that i) P. aeruginosa-induced sPLA2-IIA expression in CF airways participated to S. aureus elimination and ii) a bacteria eliminate another bacteria by manipulating host innate immunity.

La maladie rénale chronique (MRC) est un véritable problème de santé publique. Bien qu'elle puisse avoir plusieurs origines, celle-ci est caractérisée par le développement d'une inflammation chronique ainsi qu'une fibrose conduisant à une diminution progressive de la fonction rénale. Il est nécessaire de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques pour arrêter la progression de cette pathologie. La protéine NOV/CCN3 a été identifiée comme étant une cible potentiellement intéressante. Dans cette étude, nous avons montré que dans un modèle in vivo de néphropathie obstructive, NOV avait un rôle proinflammatoire et profibrotique. Dans un autre modèle in vivo de néphropathie hypertensive, nous avons montré que NOV était régulée par l'Angiotensine II (AngII) et pouvait inhiber l'expression du récepteur AT1R de l'AngII et ainsi limiter les effets délétères de cette hormone. Bien que contradictoires, ces résultats montrent un rôle important de NOV au cours du développement des néphropathies indiquant que cette protéine peut avoir des effets opposés en fonction du contexte pathologique. Enfin, du fait de l'étroite relation entre NOV et l'AngII, nous avons montré que NOV était aussi régulée par cette hormone au niveau aortique et avait un effet proinflammatoire au niveau vasculaire dans des conditions d'hypertension. L'ensemble de nos résultats montrent un rôle important de NOV dans ces différents types de pathologies et que cette protéine pourrait être une cible intéressante pour traiter les néphropathies ou encore les pathologies cardiovasculaires. / Chronic kidney disease (CKD) is a major public health problem. Regardless of the primary cause, CKD is characterized by the development of chronic inflammation and fibrosis leading to progressive decline of renal function and eventually end-stage renal disease (ESRD). Actually, regular hemodialysis and renal transplantation are the only available therapies for ESRD patients. Therefore, there is an urgent need for new therapeutically targets against this incurable disease. Recently, the NOV/CNN3 protein was shown to be an interesting candidate. In this study we have shown that, in obstructive nephropathy in mice, NOV has profinflammatory and profibrotic effects. In addition, we have shown in a mouse model of hypertensive nephropathy, that NOV was regulated by Angiotensin II (AngII) and could inhibit AT1R receptor expression to limit the deleterious effects of this hormone. These results show an important role of NOV during the development of two different types of nephropathies and may indicate that this protein can have model specific effects. Finally, we have shown that NOV itself was also regulated by AngII in the aorta and has proinflammatory effects in hypertensive conditions. Taken together our results show an important role of NOV in these different types of pathologies and that this protein could be a key player in the development of CKD as well as vascular diseases. Nevertheless, further investigations are still required to better characterize the precise role of NOV in these pathological contexts.

La persistance et la récurrence de la réponse inflammatoire dans le foie est la principale cause de développement des lésions hépatiques et de ses complications. Cette réponse immune est caractérisée par le recrutement de cellules inflammatoires, notamment de monocytes/macrophages et de lymphocytes. Elle est aussi impliquée d'une part dans le développement de la fibrose en activant les cellules fibrogéniques du foie, et d'autre part dans les mécanismes de régénération. Récemment, la présence d'une sous-population de lymphocytes T appelés Th17 a été identifiée dans de nombreuses pathologies hépatiques incluant la fibrose. Leur présence a également été observée lors de la régénération hépatique à partir de cellules progénitrices. Ces lymphocytes Th17 sont caractérisés principalement par la production de deux cytokines l'IL-17 et l'IL-22. Alors que le rôle de l'IL-22 a été récemment caractérisé dans la fibrose et la régénération hépatique, le rôle de l'IL-17 nécessitait d'être défini.Les objectifs de ma thèse ont donc été d'étudier le rôle et la régulation de l'IL-17 dans 1) les mécanismes de développement de la fibrose, et 2) son impact sur la régénération hépatique à partir de cellules progénitrices.1) L'équipe a démontré l'implication du système endocannabinoïde dans les maladies chroniques du foie. Ce système est composé de deux types de récepteurs, CB1 et CB2, couplés aux protéines G, et de ligands lipidiques endogènes. Alors que CB1 est majoritairement exprimé dans le cerveau et faiblement dans les tissus périphériques, CB2 est très fortement exprimé par les cellules immunitaires et présente en général des propriétés anti-inflammatoires. Notre hypothèse a donc été que l'activation du récepteur CB2, exprimé par les lymphocytes T régulerait négativement la réponse de type Th17 et le développement de la fibrose hépatique. Dans un modèle murin de fibrose induite par la ligature de la voie biliaire principale, nous avons montré que des souris CB2-/- développent une fibrose plus importante associée à une réponse inflammatoire de type Th17 augmentée par rapport à des souris sauvages. De plus, l'inhibition de la production de l'IL-17 chez ces souris CB2-/- à l'aide d'un inhibiteur de la différenciation Th17 (la digoxine), permet de réduire le développement de la fibrose. In vitro, l'activation du récepteur CB2 sur les lymphocytes Th17 par un agoniste sélectif, le JWH-133, diminue leur capacité à produire l'IL-17. Par ailleurs, nous avons montré par immunocyto-fluorescence, que l'activation de CB2 inhibe la production de l'IL-17 par une voie STAT5-dépendante. Ainsi, l'immuno-modulation de la réponse inflammatoire associée à la fibrose représente une stratégie anti-fibrosante prometteuse.2) L'infiltration de ces cellules Th17 a également été observée dans de nombreuses hépatopathies associées à une accumulation de cellules progénitrices intra-hépatiques (CPIH), appelées cellules ovales chez les rongeurs. La deuxième partie de ma thèse a donc consisté en l'étude du rôle de l'IL-17 dans la régénération du foie à partir de CPIH. Dans un modèle murin de régénération hépatique à partir de CPIH induit par un régime déficient en choline, et supplémenté en éthionine (CDE), nous avons montré que des souris invalidées pour l'IL-17 (IL-17-/-) présentent une diminution du nombre de CPIH CK19+, par rapport aux souris sauvages. L'invalidation de l'IL-17-/- a également été associée à une réduction du recrutement macrophagique et de la réponse pro-inflammatoire incluant l'IL-6, l'IL-1b et l'IL-27. Parmi ces cytokines, nous avons identifié l'IL-27 comme étant un facteur clé dans la différenciation des CPIH. In vitro, nous avons également montré que la production de l'IL-27 est induite par la stimulation des macrophages par l'IL-17. Ainsi, nos résultats révèlent que l'action combinée de l'IL-17 et de l'IL-27 orchestre la régénération du foie à partir de CPIH en favorisant leur prolifération et leur différenciation en hépatocytes, respectivement. / Persistence and recurrence of inflammatory response in the liver is the major cause of liver damage and its complications. This immune response is characterized by inflammatory cell recruitment, in particular monocytes / macrophages and lymphocytes. It has also been implicated in fibrosis development by activating liver fibrogenic cells, and also in regeneration mechanisms. Recently, a sub population of T lymphocytes called Th17 has been identified in numerous liver pathologies including fibrosis. These cells have also been observed in regenerating livers from progenitor cells. Th17 lymphocytes are mainly characterized by the production of two cytokines, namely IL-17 and IL-22. While the role of IL-22 has been recently described in liver fibrosis and regeneration, the role of IL-17 remained to be studied.The aims of my thesis were to study the role and the regulation of IL-17 in 1) fibrosis development, and 2) its impact on liver regeneration from progenitor cells.1) Our team has demonstrated the implication of the endocannabinoid system in chronic liver disease. This system is composed of two G-protein coupled receptors, CB1 and CB2, and their endogenous lipidic ligands. While CB1 is mainly expressed in the brain and slightly in peripheral tissues, CB2 is strongly expressed by immune cells and generally displays anti-inflammatory properties. Our hypothesis was that CB2 receptor activation, expressed by T lymphocytes, would negatively regulate Th17 response and liver fibrosis development. In a murine fibrosis model induced by bile duct ligation and section, we have showed that CB2-/- mice have an enhanced fibrosis associated with an increased Th17 inflammatory response as compared to wild-type animals. Additionally, IL-17 production inhibition in these CB2-/- mice with an inhibitor of Th17 differentiation (digoxin), reduced fibrosis development. In vitro, CB2 receptor activation on Th17 lymphocytes by a selective agonist, JWH-133, diminished their ability to produce IL-17. Moreover, we demonstrated by immunocyto-fluorescence, that CB2 activation inhibits IL-17 production in a STAT5-dependent manner. Thus, the modulation of the inflammatory response associated with fibrosis is a promising strategy against fibrosis.2) Th17 cell infiltration has also been observed in liver disease associated with liver progenitor cell (LPC) accumulation, called oval cells in rodents. The second part of my thesis was aimed to study IL-17 role in liver regeneration from LPC. In a murine model of liver regeneration from LPC induced by a choline deficient and éthionine supplemented diet (CDE), we have demonstrated that IL-17 deficient mice (IL-17-/-) have a reduced number of CK19+ LPC as compared to wild-type animals. IL-17 deficiency was also associated with a decrease in macrophage recruitment and reduced pro-inflammatory response including IL-6, IL-1b and IL-27. Among these cytokines, we identified IL-27 as a key factor in LPC differentiation. In vitro, we also showed that IL-27 production is induced after IL-17-induced macrophage activation. Thereby our results revealed that the combined action of IL-17 and IL-27 leads to LPC driven liver regeneration by enhancing their proliferation and their differentiation towards hepatocytes, respectively.

Les bactéries appartenant au complexe Burkholderia cepacia (Bcc) provoquent des infections sévères chez les personnes atteintes de mucoviscidose. L'infection peut varier d'une forme asymptomatique à une forme plus aiguë pouvant entraîner une pneumonie nécrosante et une septicémie, connue sous le nom de syndrome cepacia. Afin d'étudier les infections causées par le Bcc, nous avons développé un nouveau modèle in vivo, l'embryon de poisson zèbre. Nous avons montré que B. cenocepacia K56-2 pouvait se répliquer dans les macrophages et causer une infection aiguë mortelle pour les embryons. En revanche, B. stabilis LMG14294 induit une infection persistante chez les embryons. Dans cette étude, nous avons montré que les macrophages jouaient un rôle-clé dans la multiplication de K56-2 et dans l'induction d'une réponse inflammatoire MyD88-dépendante, caractérisée par la surexpression des gènes codant pour Cxcl8 (ou IL-8) et l'IL-1b. En l'absence de macrophages, les bactéries sont incapables de se multiplier durant les premières 24h de l'infection, ce qui donne un avantage pour la survie des embryons. L'absence de MyD88 induit aussi l'augmentation de la survie des embryons infectés par K56-2. Mais de manière paradoxale, les bactéries se multiplient mieux chez les embryons myd88-/- mutants que chez les embryons sauvages. Ceci suggère que ce n'est pas le nombre de bactéries qui est important pour l'infection, mais que c'est la réponse inflammatoire excessive causée par cette infection qui entraîne la mort des embryons. Afin d'avoir une vision globale des changements d'expression des gènes de l'hôte durant l'infection, nous avons effectué une expérience de RNAseq. Comme attendu, l'infection aiguë se caractérise par une importante modulation du transcriptome de l'hôte qui augmente avec le temps. A l'opposé, l'infection persistante n'induit que très peu de changements. La réponse immunitaire innée, et en particulier la voie des TLR, ainsi que l'apoptose sont très fortement activées durant une infection aiguë. Pour sa part, B. stabilis module essentiellement les gènes codant pour le système du complément.Le rôle critique des macrophages lors d'une infection par Bcc chez les poissons zèbre est en accord avec les récentes observations cliniques. Ceci suggère que le stade intracellulaire de B. cenocepacia et la réponse inflammatoire qui s'ensuit peuvent être des cibles pour le développement de nouvelles thérapies permettant de lutter contre cette infection. / Bacteria belonging to the Burkholderia cepacia complex (Bcc) can cause chronic infection with periods of acute exacerbation and sometimes fatal necrotizing pneumonia (“cepacia syndrome”) in individuals with cystic fibrosis (CF), and are associated with poor prognosis. Here, we exploited the exciting possibilities for in vivo non-invasive imaging of Bcc infection in transparent zebrafish embryos, with an innate immune system with remarkable similarity to that of humans, and numerous genetic and genomic tools to study the role of host phagocytes and the innate immune response in the pro-inflammatory character of the infection.We show that macrophages play a critical role in intracellular multiplication of B. cenocepacia K56-2 and induction of a MyD88-dependent fatal inflammatory response, characterised by high levels of cxcl8 and il1b expression. Surprisingly, in sharp contrast to the situation found for infections with other pathogens including Mycobacterium marinum and Staphylococcus aureus, in the absence of macrophages, K56-2 survived but was unable to replicate in the first 24 h, which resulted in a significant pro-survival advantage to the host compared to wild type embryos that died within 2 to 3 days. The Toll-like receptor (TLR) pathway is a major arm of the cell-mediated innate immune response with MyD88 as a key adaptor protein involved in the production of pro-inflammatory cytokines. We found that the absence of MyD88 also provided a pro-survival effect to the embryos after infection with K56-2. Paradoxically, the bacteria replicated better in myd88-/- mutant than wild type embryos, suggesting that it is not bacterial burden per se, but the inflammatory response that kills the embryos. Interestingly, cxcl8 and il1b expression were not significantly induced during the first 7 hours in the myd88-/- mutant while a strong induction was seen in control embryos, suggesting that a Myd88-dependent inflammatory response during early macrophage stages significantly contributes to fatal infection.Next, we performed RNAseq to analyse global changes in host gene expression during acute and persistent infection induced by K56-2 and B. stabilis LMG14294 respectively. Whereas acute infection was characterised by strong modulation of host gene expression increasing over time, persistent infection showed modulation of only a small set of genes. TLR and apoptosis signaling pathways were amongst the strongly activated groups during acute infection, in line with the strong inflammatory character of K56-2. During persistent infection, the major differentially expressed gene set concerned genes encoding complement proteins. The critical role for macrophages in Bcc infection in zebrafish is in agreement with recent clinical observations. We suggest that the intracellular stages of B. cenocepacia and the ensuing inflammatory response are essential targets to explore for the development of new therapies to combat this infection.

La mucoviscidose (Cystic Fibrosis, CF) est caractérisée par une symptomatologie variée, dominée par la gravité de l'atteinte pulmonaire et une réponse inflammatoire inadaptée. Elle est due à des mutations du gène CFTR codant un canal chlorure AMPc-dépendant à la surface des cellules épithéliales. L'inflammation des voies aériennes de type neutrophilique est caractérisée au niveau cellulaire par une surproduction de cytokines pro-inflammatoires telles que l'interleukine-8 (IL-8) et une activation anormale des facteurs de transcription impliqués dans les voies de signalisation de l'inflammation comme NF-κB, AP-1 et PPARγ.Notre projet est d'identifier des agents à effet anti-inflammatoire dans le contexte de la mucoviscidose et d'en décrypter les mécanismes d'action. Nous avons pour cela étudié l'effet de molécules anti-inflammatoires avec une autorisation de mise sur le marché mais jamais testées pour la mucoviscidose et l'effet de COMMD1 une protéine pléïotropique impliquée dans l'inhibition de l'inflammation et identifiée au laboratoire pour interagir avec CFTR.Dans un premier temps nous avons montré l'activité anti-inflammatoire de COMMD1 dans le contexte de la mucoviscidose via son action anti-NF-κB. Dans un second temps nous avons montré que le sulindac et l'amlexanox permettent de moduler des facteurs dérégulés dans des cellules CF. Ces molécules inhibent l'activité de NF-κB et activent PPARγ. Le sulindac permet de diminuer la sécrétion d'IL-8 in vitro sur des cellules épithéliales bronchiques et in vivo sur modèles d'inflammation pulmonaire murin. De plus nous avons montré que le sulindac augmente le transport des ions chlorures via CFTR sur des cellules épithéliales nasales humaines non CF suggérant que le sulindac a un double effet anti-inflammatoire et potentiateur.Ce projet de recherche nous a permis de proposer de nouveaux candidats pour les thérapies anti-inflammatoires dans la mucoviscidose et d'initier l'étude de leur mécanisme d'action. / Cystic fibrosis (CF) is characterized by a varied symptomatology dominated by the lung injury severity and inappropriate inflammatory response. It is caused by mutations in the CFTR gene that encodes a cAMP-dependent chloride channel on the surface of epithelial cells. Airway inflammation with neutrphilic profil is characterised by increased Interleukine-8 (IL-8) secretion with dysregulation of transcription factors implicated in the inflammatory pathway such as NF-κB, AP-1 and PPARγ.Our aim is to evaluate agents with anti-inflammatory effect in CF context and to decrypt their mechanisms of action. We have study the effect of anti-inflammatory FDA approved drugs having a yet undefined effect in CF airway epithelial cells and the effect of COMMD1 a pleiotropic protein involved in the inhibition of inflammation and identified in the laboratory to interact with CFTR.In a first time we have shown the anti-inflammatory activity of COMMD1 mediated by its anti-NF-kB activity in the CF context. In a second time we have shown that sulindac and amlexanox can modulate factors dysgulated in CF cells. Both inhibit NF-κB and activate PPARγ. Sulindac reduces IL-8 secretion in vitro on airway epithelial cells and in vivo in mouse model of lung inflammation. Additionally, sulindac increases CFTR-dependent chloride currents in non-CF primary human nasal epithelial cells suggesting that sulindac has a dual anti-inflammatory and potentiator effect.This research has allowed us to propose good anti-inflammatory agents for CF context and to initiate the study of their molecular targets.

This diploma thesis describes the issue of rare diseases in terms of their essence and the situation in the Czech Republic nowadays. As a disease model was chosen cystic fibrosis. The main goal of this work is to quantify the cost of treatment of cystic fibrosis for three consecutive years and to analyse their structure in the cohorts of patients.

L'implantation cochléaire reste à ce jour le seul moyen capable de restaurer la perception auditive chez les personnes présentant une surdité sévère ou profonde en échec d'appareillage conventionnel. Son principe repose sur la stimulation électrique directe des neurones auditifs de la cochlée par un faisceau d'électrode inséré dans l'oreille interne. Malgré les progrès réalisés dans le manufacturage des électrodes et dans la technique chirurgicale, le geste d'insertion du faisceau d'électrode demeure traumatique. Ce traumatisme est souvent responsable de la perte de l'audition résiduelle sur les fréquences graves et d'une réaction inflammatoire conduisant à une cicatrisation fibreuse. Cette réaction fibreuse est délétère à la fois pour le fonctionnement de l'implant, car augmentant l'impédance des électrodes, mais aussi pour l'audition résiduelle lorsqu'elle est préservée, limitant ainsi les possibilités de stimulation hybride électro-acoustique. Aussi les recherches actuelles tendent à réduire cette fibrose par des moyens pharmacologiques limités, utilisant un corticoïde (dexaméthasone), sans pour autant que son efficacité n'ait été démontrée de manière formelle in vitro ou in vivo. En outre, les cibles moléculaires visées lors de la réaction inflammatoire et fibrotique dans la cochlée n'étant pas clairement identifiées, il est difficile de savoir si cette approche thérapeutique est la plus adaptée. Dans ce travail nous avons donc mis au point des modèles in vitro de culture de tranche de cochlée et d'explant cochléaire de rat pour tester l'efficacité antifibrotique et la toxicité de plusieurs drogues, dont la dexaméthasone, mais aussi l'aracytine, antimitotique non ototoxique et d'utilisation sûre au contact du système nerveux central. Entre nos mains, il apparaît que la stratégie antimitotique par application d'aracytine était plus efficace contre la fibrose et moins toxique pour les cellules sensorielles que la dexamethasone. Dans une seconde partie de ce travail, nous avons utilisé deux modèles in vivo de fibrose cochléaire, à savoir : l'induction d'une labyrinthite immune à Keyhole Limpet Hemocyanin et l'implantation chronique d'un corps étranger intra-cochléaire. A nouveau, l'aracytine délivrée par pompe osmotique intracochléaire permettait de réduire significativement la fibrose dans le modèle de labyrinthite alors que l'effet de la dexamethasone n'était pas significatif. De même la préservation de l'audition était statistiquement meilleure dans le groupe des animaux traités par antimitotiques. Aussi seule l'aracytine a été testée dans l'autre modèle de corps étranger intracochléaire. Elle permettait également de réduire la fibrose observée dans la cochlée, sans effet toxique sur les neurones auditifs. Si la préservation de l'audition était impossible dans le groupe contrôle, l'audition sur les basses fréquences était conservée chez les animaux traités par aracytine. Enfin, les seuils de stimulation électrique capables de provoquer une réponse électrophysiologique par le potentiel évoqué auditif étaient significativement inférieurs dans le groupe traité par aracytine. Ainsi, nous avons pu montrer qu'une stratégie antimitotique était capable d'inhiber efficacement la fibrose dans la cochlée in vitro et in vivo, et ce avec une efficacité supérieure à la dexaméthasone. Nous recommandons donc d'envisager en pratique clinique l'utilisation de l'aracytine pour prévenir la fibrose cochléaire. De plus, ce travail souligne l'intérêt de mieux décortiquer les voies cellulaires conduisant à l'inflammation et à la fibrose cochléaire, de sorte à déterminer les meilleures cibles et molécules candidates. Ces mêmes molécules pourront être testées sur les modèles que nous avons mis au point afin de proposer de nouvelles alternatives thérapeutiques à la prévention de la fibrose cochléaire. / Cochlear implantation is the only treatment capable of restoring the auditory pathways in patient suffering from severe to profound hearing loss with poor benefit from hearing aids. Its functioning relies on direct electric stimulation of primary auditory neurons through an electrode array inserted into the cochlea.Despite the advances in electrode design and surgical technique, the act of inserting the electrode array is still traumatic. These traumas result in the loss of residual hearing in low frequencies and provoke an inflammatory reaction leading to fibrous scarring. This fibrous reaction is deleterious to not only the implant performance by increasing the impedance of the electrodes, but also the preserved residual hearing which limit the possibilities of hybrid electro-acoustic stimulation.Current researches aim at limiting this fibrosis by drug application, such as corticosteroids. Therefore dexamethasone is frequently used, but its effectiveness has been only demonstrated formally in vitro or in vivo. Furthermore, the molecular targets set in the fibrotic and inflammatory reaction in the cochlea are not clearly identified, and it is unclear whether this therapeutic approach is best suited.In this study we have developed in vitro models of rat cochlear slice and cochlear explants culture to test the antifibrotic efficacy and toxicity of various drugs, including dexamethasone, but also aracytine, an antimitotic drug with very low ototoxicity which is safely used in contact with the central nervous system. In our hands, it appears that antimitotic aracytine is more effective against fibrosis and less toxic to the sensory cells than the anti-inflammatory drug dexamethasone.In the second part of this study, we used two in vivo models of cochlear fibrosis namely the KLH(keyhole limpet hemocyanin)-induced sterile labyrinthitis and the foreign-body-induced chronic labyrinthitis. Again, the intracochlear fibrosis in the model of KLH-induced labyrinthitis was signticantly reduced by the osmotic pump with aracytine, while the effect of dexamethasone was not significant. Also the preservation of the hearing was statistically better in the group of animals treated with this antimitotic drug. Consequently, aracytine was the only drug tested in the other model of foreign-body-induced labyrinthitis. Again, aracytine reduced fibrosis in the cochlea, without any toxic effects on auditory neurons. While the preservation of the hearing was not achieved in the control group, the low frequencies hearing was preserved in animals treated with aracytine. Finally, the thresholds of electrical stimulation eliciting auditory brainstem response recordings were significantly lower in the treated group by aracytine.Thus, we have shown that an antimitotic strategy was able to inhibit fibrosis effectively in the cochlea in vitro and in vivo, and this with a greater efficiency than dexamethasone. We therefore recommend considering in clinical practice the use of aracytine to prevent cochlear fibrosis. In addition, this study stresses the importance of analyzing the cellular pathways of cochlear inflammation and fibrosis, in order to determine the best targets and candidate molecules. These molecules could be tested on the models that we have developed in order to offer new therapeutic options to prevent cochlear fibrosis.

One in 3,000 people in the US are born with cystic fibrosis (CF), a genetic disorder affecting the reproductive system, pancreas, and lungs. Lung disease caused by chronic bacterial and fungal infections is the leading cause of morbidity and mortality in CF. Identities of the microbes are traditionally determined by culturing followed by phenotypic and biochemical assays. It was first thought that the bacterial infections were caused by a select handful of bacteria such as S. aureus, H. influenzae, B. cenocepacia, and P. aeruginosa. With the advent of PCR and molecular techniques, the polymicrobial nature of the CF lung became evident. The CF lung contains numerous bacteria and the communities are diverse and unique to each patient. The total complexity of the bacterial infections is still being determined. In addition, only a few members of the fungal communities have been identified. Much of the fungal community composition is still a mystery. This dissertation addresses this gap in knowledge. A snap shot of CF sputa bacterial community was obtained using the length heterogeneity-PCR community profiling technique. The profiles show that south Florida CF patients have a unique, diverse, and dynamic bacterial community which changes over time. The identities of the bacteria and fungi present were determined using the state-of-the-art 454 sequencing. Sequencing results show that the CF lung microbiome contains commonly cultured pathogenic bacteria, organisms considered a part of the healthy core biome, and novel organisms. Understanding the dynamic changes of these identified microbes will ultimately lead to better therapeutical interventions. Early detection is key in reducing the lung damage caused by chronic infections. Thus, there is a need for accurate and sensitive diagnostic tests. This issue was addressed by designing a bacterial diagnostic tool targeted towards CF pathogens using SPR. By identifying the organisms associated with the CF lung and understanding their community interactions, patients can receive better treatment and live longer.

A infecção crônica das vias aéreas por Pseudomonas aeruginosa (PA) é a principal causa de morbidade e mortalidade em pacientes com fibrose cística (FC), devido à contínua degradação do tecido pulmonar, que leva ao declínio da função pulmonar, gerada pela infecção e pelo processo inflamatório. O objetivo do presente estudo foi analisar características genéticas de PA que levam à sua adaptação às vias aéreas destes pacientes com infecção pulmonar crônica, atendidos no Centro de Referência em FC do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - USP e relacionar com resultados de tipagem molecular, resistência a antibióticos, cronicidade e dados clínicos dos pacientes em acompanhamento clínico no período de julho/2011 a abril/2014. As características genéticas dos isolados investigados englobam pesquisa de 18 genes de virulência e genes do sistema quorum sensing (genes lasR e rhlR), associação entre mutações e conversão para fenótipo mucoide (operon algTmucABD) e caracterização de linhagens hipermutantes (genes mutS e mutL). A identificação de P. aeruginosa foi realizada por PCR e MALDI-TOF, que mostraram alta concordância. Foram considerados os dados clínicos dos pacientes: índice de massa corpórea, escore de Shwachman, medidas de capacidade vital forçada e volume expiratório forçado no primeiro segundo. A porcentagem de pacientes com infecção pulmonar crônica por PA observada foi similar aos dados disponíveis na literatura, entretanto, a alta incidência em pacientes jovens foi preocupante. O perfil de macrorrestrição do DNA genômico por PFGE se mostrou útil para definição de colonização crônica/intermitente em associação com critérios clínicos e, juntamente com a detecção de mutações nos genes mucA e mucD confirmaram transmissão interpacientes. Foi observada alta ocorrência dos genes de fatores de virulência pesquisados para grande maioria dos isolados de pacientes crônicos. A resistência aos antibióticos pesquisados dos isolados de P. aeruginosa foi baixa e está de acordo com a literatura nacional e internacional e com a antibioticoterapia adotada no hospital. Não foi observada resistência aos carbapenêmicos e às fluoroquinolonas devido à presença de genes de resistência plasmideais. As mutações no gene mucA foram o principal mecanismo de conversão para o fenótipo mucoide e o fenótipo revertente não-mucoide ocorreu principalmente por mutações no gene algT. Foram detectadas novas mutações nos genes mutS e mutL que também suportam a ideia que hipermutação em PA está associada com mutações do sistema mismatch de reparo do DNA. O sistema quorum sensing dos isolados estudados está parcialmente prejudicado devido às várias mutações no gene lasR, mas todos conservam o gene rhlR intacto, que sustenta alguma atividade quorum sensing envolvida na produção de fatores de virulência importantes. Pacientes com infecção pulmonar crônica por PA com isolamento de outros bacilos gram-negativos não-fermentadores apresentaram maior alteração da função pulmonar quando comparados com pacientes com infecção pulmonar crônica por PA com ou sem isolamento de Staphylococcus aureus. As alterações presentes no operon algTmucABD, quorum sensing e hipermutabilidade contribuem para a cronicidade dos pacientes com FC em relação à infecção por P. aeruginosa. / The chronic airway infection by P. aeruginosa (PA) is the leading cause of morbidity and mortality in cystic fibrosis (CF) patients, due to continuous degradation of the pulmonary tissue. This leads to decline in lung function, which is generated by the related infection and inflammation. The aim of this study was to analyze genetic characteristics associated with the adaptation of PA to the airways of patients with chronic pulmonary infection attended at the CF Reference Center from the Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - USP; and to correlate these findings with the results of molecular typing, antibiotic resistance, chronicity and clinical data of patients in clinical follow-up from July/2011 to April/2014. The genetic characteristics of isolates investigated includes the research of 18 virulence genes and the quorum sensing system genes (lasR and rhlR genes), association between mutations and conversion to the mucoid phenotype (algTmucABD operon), and characterization of hypermutable strains (mutS and mutL genes). Identification of PA was performed by PCR and MALDI-TOF, which showed a high correlation. The patients\' clinical data considered were: body mass index, Shwachman score, forced vital capacity measures and forced expiratory volume in one second. The percentage of patients with chronic PA infection observed was similar to the data available in the literature; however, a worrying high incidence in young patients was noticed. The macrorestriction profile of genomic DNA by PFGE proved to be useful to define chronic/intermittent colonization in association with clinical criteria and it confirmed interpatient transmission, in combination with the detection of mutations in the mucA and mucD genes. High occurrence of virulence genes was detected for the vast majority of isolates from chronic CF patients. Antibiotic resistance for PA isolates was low and is in accordance with national and international literature and antibiotic therapy adopted in the hospital. There was no resistance to carbapenems and fluoroquinolones by the presence of plasmid mediated resistance genes. Mutations in the mucA gene were the main mechanism to conversion to mucoidy, and the non-mucoid revertants occurred mainly by mutations in the algT gene. New mutations in mutS and mutL genes were detected, which support the idea that hypermutation in PA is associated with mutations in the DNA mismatch repair system. The quorum sensing system of the isolates is partially damaged due to several mutations in the lasR gene, but all isolates maintain an intact rhlR gene, which holds some quorum sensing activity with production of important virulence factors. Patients with chronic PA infection with isolation of other non-fermenting gram-negative rods had greater change in lung function compared with patients with chronic PA infection with or without isolation of Staphylococcus aureus. The changes presented in the algTmucABD operon, quorum sensing and hypermutability contribute to the chronicity of CF patients in relation to infection by P. aeruginosa.